中国北方清洁取暖试点项目空气质量与健康效益的分配敏感性评估

《Journal of Environmental Management》：Distribution-sensitive assessment of air-quality and health benefits from clean-heating pilots in northern China

　　

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  清洁取暖试点减少了冬季PM₂.₅均值和上尾污染。
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  P95和P99的PM₂.₅降幅约为均值降幅的两倍。
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  每采暖季PM₂超过75 μg/m³的超标天数减少了7.92天。
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  健康影响模型估计PM₂.₅归因死亡人数减少了12,454人。
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  健康效益集中在早期批次和高负担城市。

引言

空气污染仍然是可持续城市发展和公共卫生面临的重大挑战，尤其是在快速城市化和能源密集型地区（Fuller et al., 2022; Manisalidis et al., 2020; Yun and Zhao, 2022; Zhan et al., 2023）。在中国北方，由于取暖需求大幅增加化石燃料消耗及相关排放，这一挑战在冬季尤为严峻（Chen et al., 2018; Yun et al., 2020）。居民和小规模供暖的散煤燃烧长期以来一直是该地区冬季空气污染的重要来源（Zhang et al., 2020），在供暖季释放大量二氧化硫（SO₂）、细颗粒物（PM_2.5）及其他污染物（Cai et al., 2020; Chen et al., 2020; Fan et al., 2020; Xie et al., 2020）。与此同时，不利的冬季气象条件，包括逆温、浅边界层和滞静气团，阻碍了污染物的扩散（Yang and Shao, 2021），并促进了雾霾的累积（Li et al., 2021; Peng et al., 2021）。这些条件导致了高季节PM_2.5暴露和重大健康风险（Gong et al., 2023; Guan et al., 2023）。准实验证据进一步表明，持续暴露于供暖相关空气污染显著降低了中国北方的人均预期寿命（Chen et al., 2013）。因此，冬季供暖转型不仅是能源和空气质量问题，也是环境管理和健康导向政策评估的核心关切。

作为回应，中国自2017年起在北方地区推进清洁取暖试点，旨在以煤改气和煤改电等更清洁的供暖方式替代散煤。通过五个批次推进，该政策逐步扩展至88个试点城市。现有研究普遍表明，清洁取暖政策可以改善空气质量并产生环境和健康效益，尽管估计效果因污染物类型、评估指标和实施策略而异（He et al., 2025; Huang et al., 2025; Li et al., 2021; Tan et al., 2023; Wang et al., 2024; Xue et al., 2023）。微观层面的证据也表明，技术选择、补贴设计、家庭支付能力和建筑改造会影响清洁取暖转型的可行性和可持续性（Liu et al., 2023; Zhou et al., 2022）。总之，现有文献已确立了清洁取暖作为环境干预措施和居民能源转型策略的总体重要性，但大多数事后评估仍然主要依赖平均结果，如年度、月度或供暖季PM_2.5均值。这些基于均值的指标对于总结整体空气质量改善是有用的，但它们对于清洁取暖是否也减少了严重冬季污染事件的证据有限。

这一差距之所以重要，是因为清洁取暖的公共卫生价值可能强烈取决于政策效果在每日污染状况上的分布方式。短期PM_2.5暴露已被一致证明与每日死亡率相关，最新证据表明短期暴露归因的死亡负担相当严重（Liu et al., 2019; Xu et al., 2024; Yu et al., 2024）。一项政策如果适度降低了供暖季PM_2.5均值，但仍然不成比例地抑制了高污染天数，那么可能仍然能产生巨大的健康效益。相反，一个没有显著改变上尾的均值降幅，对于急性暴露风险的防护可能更为有限。然而，现有对清洁取暖试点的评估很少考察分布指标，如第95百分位数、第99百分位数或超标天数频率。因此，当前证据仍然不足以确定健康效益在每日暴露分布中的具体位置，以及在推广能力有限时哪些城市应优先考虑。

本研究通过对2013年至2023年中国北方88个城市的清洁取暖试点进行分布敏感的环境和健康影响评估（HIA），填补了这一空白。我们开发了一个综合框架，结合了天气归一化、反事实政策评估和短期健康归因。首先，我们估计了每个城市的去气象影响每日PM_2.5序列，以减少短期气象干扰。其次，我们应用了增强合成控制法估计城市特定的无政策反事实，并量化政策对四个供暖季指标的影响：PM_2.5均值、第95百分位数、第99百分位数以及PM_2.5 > 75 μg??/?m?³的超标天数。第三，我们将每日反事实PM_2.5对比与短期死亡率联系起来，考察高污染日期的改善如何贡献于估计的健康效果。最后，我们将模型估计的实际健康回报与一个理想化的健康导向推广顺序进行比较，以评估将健康回报纳入政策优先级排序的潜在价值。

通过超越基于均值的评估，本研究对环境管理和健康影响评估做出了三点贡献。首先，它量化了清洁取暖试点是否不仅降低了冬季PM_2.5平均值，还降低了每日暴露分布的上尾。其次，它将每日反事实暴露变化与模型估计的死亡率差异联系起来，从而量化了高污染事件对估计健康效益的贡献。第三，它考察了在批次规模不变的情况下，替代推广顺序是否能改善累积健康回报。这一分布敏感框架为评估居民能源转型政策提供了支持，不仅评估其平均排放控制绩效，还评估其减少高风险暴露事件和不均等分布健康负担的能力。

各节摘要

方法与数据

本节描述了用于评估清洁取暖试点环境和健康效果的分析框架。我们利用政策在88个城市间逐步推进的特点，将其作为准自然实验。分析分为五个步骤。首先，我们根据试点纳入记录定义处理城市、供体城市和干预时间。其次，我们估计了去气象影响的每日PM_2.5序列以减少短期气象干扰。第三，我们应用了

干预前PM_2.5基线异质性（2013–2016年）

在转向政策估计之前，我们首先考察了去气象影响处理是否保留了每日PM_2.5变异中与后续反事实分析相关的主要结构。如图S5所示，去气象影响序列在供暖季保留了PM_2.5的季节性波动和长期趋势，同时平滑了短期气象噪声。因此，我们在主要分析中使用去气象影响PM_2.5作为主要结果。

干预前时期（2013–2016年）

主要发现与解读

本研究的核心结果是，清洁取暖对冬季PM_2.5上尾的压缩作用强于其对季节均值的降低作用。在88个试点城市中，P95和P99的估计降幅分别为5.76和5.96 μg/m³，而供暖季PM_2.5均值的降幅为3.01 μg/m³。超标天数也减少了7.92天/采暖季。这些差异不仅是统计意义上的；它们改变了政策价值的解读。基于均值的评估将

结论

本研究表明，中国居民清洁取暖试点以分布敏感的方式降低了冬季PM_2.5。在88个北方城市中，供暖季均值下降了3.01 μg??/?m?³，而上尾降幅更大，P95和P99分别下降了5.76和5.96 μg??/?m?³。超标天数也减少了7.92天/采暖季。这些结果表明，清洁取暖对严重冬季污染事件的压缩作用强于其对

CRediT 作者贡献声明

Jing-Ling Bao：写作 – 初稿撰写、可视化、软件、方法论、数据整理。 Rong-Gang Cong：写作 – 初稿撰写、可视化、监督指导、资源、调查研究、资金获取、形式分析、数据整理、概念化。

利益冲突声明

作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：72374022，72595833）、北京碳中和系统工程实验室、北京市教委（编号：BLSECN2026011）、国家自然科学基金（海外）杰出青年科学基金项目以及中央高校基本科研业务费的支持。作者声明不存在利益冲突。观点完全属于作者本人，且不代表

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